BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

(1)

17

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1 Uraian Proses

Secara garis besar, langkah proses pembuatan Sodium

Bicarbonat dapat dibagi menjadi 3 tahap utama :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap reaksi pembentukan sodium bicarbonate

3. Tahap pemurnian produk

a. Tahap Penyiapan Bahan Baku

Sodium Carbonat yang disimpan fase padat pada suhu 30°C dan

tekanan 1 atm diumpankan dari Gudang (G-01) ke Mixer-01 menggunakan Belt Conveyor (C-01) dan Bucket Elevator (E-01) serta dilarutkan dengan air dari Utilitas pada suhu 30 °C dan di tambah arus

recycle 8, diaduk hingga menjadi larutan jenuh Na2CO3.

b. Tahap Reaksi Pembentukan Sodium Bicarbonate

Umpan reaktor dari Mixer-01 dipompakan ke dalam reaktor menggunakan bantuan pompa (P-01) dan sebelumnya di panaskan dengan

heat exchanger (HE-01). Gas CO2 diumpankan pada tekanan 5 atm dan

suhu 30°C melalui bagian bawah reaktor, dimana gas CO2 sebelumnya

(2)

18

terjadi reaksi antara larutan Na2CO3 dan gas CO2 membentuk NaHCO3.

Reaksi berlangsung secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor tetap pada 40°C. Pendingin reaktor menggunakan air yang masuk pada suhu 30°C dan keluar pada suhu 50°C. Produk yang diperoleh dari reaktor adalah Sodium Bicarbonat, produk samping berupa air, serta sisa reaktan berupa Sodium Carbonat. Dimana hasil samping ini digunakan kembali sebagai umpan mixer (M-01) (recycle). Produk reaktor kemudian diumpankan ke unit pemurnian.

c. Tahap Pemurnian Produk

Produk reactor berupa slurry, diumpankan ke Rotary filter (F-01) untuk dipisahkan padatan NaHCO3 dari filtratnya, NaHCO3 yang

terbawa filtrat ikut dimasukkan ke mixer (M-01) dengan menggunakan pompa (P-02) sehingga tidak ada yang terbuang. Cake yang terbentuk mengandung air dengan kadar 10% berat cake. Cake keluar filter diangkut dengan menggunakan screw conveyor (C-03) kemudian dikeringkan di dalam Rotary dryer (RD-01) dengan menggunakan udara panas pada suhu 450C dan tekanan 1 atm. Udara diperoleh dari lingkungan dengan blower (B-01) dan dipanaskan dalam heat

exchanger (HE-03) sampai suhu 450C dan dialirkan ke Rotary dryer (RD-01) dan diangkut dengan belt conveyor (C-02) ke Gudang produk (G-02) yang kemudian langsung dikemas di unit pengemasan produk.

(3)

19 3.2 Metode Perancangan

Dalam pra rancangan pabrik sodium bikarbonat dari sodium karbonat ini variabel yang berpengaruh dalam metode perancangan pabrik yaitu neraca massa dan neraca panas.

3.3 Spesifikasi Alat Proses 3.3.1 Gudang

a) Gudang Sodium Karbonat

Kode : G – 01

Fungsi : Menyimpan bahan baku sodium karbonat yang

dikemas dalam karung 50 kg selama 30 hari.

Tipe : Cylindrical vessel dengan dasar conical

Jumlah : 1 buah Kondisi operasi • Suhu : 30 ˚C • Tekanan : 1 atm Dimensi • Tinggi Gudang : 3,6 m • Panjang Gudang : 38,4 m • Lebar Gudang : 17,52 m

(4)

20

Harga : $2.319.292

b) Gudang Sodium Bikarbonate

Kode : G – 02

Fungsi : Menyimpan produk sodium bikarbonat yang

dikemas dalam karung 50 kg selama 14 hari.

Tipe : Cylindrical vessel dengan dasar conical

Jumlah : 1 buah Kondisi operasi • Suhu : 30 ˚C • Tekanan : 1 atm Dimensi • Tinggi Gudang : 5,4 m • Panjang Gudang : 27,84 m • Lebar Gudang : 12 m Harga : $1.739.469 3.3.2 Conveyor a. Belt Conveyor 01 Kode : C-01

(5)

21

Fungsi : Mengangkut Na2CO3 menuju Bucket Elevator

Tipe : Troughed Antifriction Idlers, dengan sudut

kemiringan 30°C

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapaitas : 9,669 ton/jam Lebar belt : 14 in Panjang belt : 10 m Power motor : 0,49 Hp Harga : $9.857 b. Belt Conveyor 02 Kode : C-02

Fungsi : Mengangkut NaHCO3 menuju Gudang

Tipe : Troughed Antifriction Idlers, dengan sudut

kemiringan 30°C

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapaitas : 15,305 ton/jam

Lebar belt : 14 in

Panjang belt : 10 m

(6)

22

Harga : $9.857

c. Screw Conveyor

Kode : C-03

Fungsi : Mengangkut komponen dari RDVF

menuju Rotary Dryer

Kapsitas : 337,001 ft3/Jam

Panjang Screw Conveyor : 15 ft

Kecepatan putar : 60 rpm

Power motor : 1,69 Hp

Harga : $8.851

d. Bucket Elevator

Kode : E-01

Fungsi : Mengangkut Na2CO3 menuju mixer

Tipe : Continuous bucket elevator

Kapsitas : 9,669 ton/jam

Volume Bucket : 170,5 in3

Ukuran bucket

(7)

23

• Lebar : 7.75 in

• Kedalaman : 5.5 in

Kecepatan bucket : 22,71 ft/menit

Power motor : 3,3 Hp

Harga : $14.624

3.3.3 Reaktor

Kode : R-01

Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi

antara reaktan utama Sodium Carbonat dengan CO2, membentuk Sodium

Bicarbonat sebagai produk utama, dan air sebagai hasil samping

Jenis : Bubble Reactor

Jumlah : 1

Kondisi Operasi : Tin : 30°C

Tout : 40°C

P : 3 atm

Waktu Tinggal : 3 jam

Material : Low-alloy steel SA-204 grade C

Diameter : 3,472 m

(8)

24

Tebal shell : 0,625 in

Jenis head : Torispherical Flanged & Dished Head

Tebal head : 0,625 in

Tinggi head : 0,607 m

Tinggi Total : 8,291 m

Pengaduk

• Jenis Pengaduk : Menggunakan pengaduk propeller

dengan marine tipe impeller yang biasanya menggunakan 3 blade propeller • Jumlah Pengaduk : 1 • Diameter : 1,157 m • Kecepatan : 14,464 rpm • Daya : 2 HP Pendingin • Tipe : Coil

• Bahan : Stainless Stell 308

• Susunan : Helix

• Panjang Coil : 267,535 m

• Jumlah Lengkungan Coil : 15

• Tinggi Tumpukan Coil : 1,195 m

(9)

25

• Pipa Pemasukan Umpan Cair Reaktor NPS : 2,5 in

OD : 2,88 in ID : 2,469 in SN : 40

• Pipa Pemasukan Umpan Gas Reaktor NPS : 1 in

OD : 1,32 in ID : 1,049 in SN : 40

• Pipa Pengeluaran Umpan Cair Reaktor NPS : 2,5 in

OD : 2,88 in ID : 2,469 in SN : 40

• Pipa Pengeluaran Umpan Gas Reaktor NPS : 0,375 in

OD : 0,675 in ID : 0,493 in SN : 40

(10)

26 3.3.4 Mixer

Kode : M-01

Fungsi : Mencampur Sodium Carbonate dan Air

Tipe : Tangki berpengaduk, silinder tegak dengan

torispherical head

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T out = 29,99 oC

P = 1,2 atm

Material : SA-283 grade C

Volume : 36,780 m3 Diameter : 2,861 m Tinggi : 5,723 m Tebal shell : 0,25 in Tebal head : 0,25 in Tinggi head : 0,719 m Tinggi Total : 7,161 m Pengaduk

• Jenis Pengaduk : 6 flat blades inclined 45o • Jumlah Pengaduk : 1

(11)

27

• Kecepatan : 84,380 rpm

• Daya : 30 HP

Harga : $1.015.270

3.3.5 Rotary Drum Vacum Filter (RDVF)

Kode : F-01

Fungsi : Memisahkan padatan produk keluaran reaktor dari cairan

Tipe : Rotary Drum Vacum Filter

Jumlah : 1

Material : Stainless steel 283 grade C

P : 1 atm Dimensi • Luas filter : 11,250 m2 • Diameter Drum : 3,785 m • Lebar Drum : 2,393 m • Panjang Drum : 7,571 m • Putaran filter : 0,1 rpm • Power motor : 4 hp Harga : $556.630

(12)

28 3.3.6 Rotary Dryer

Kode : RD-01

Fungsi : Memisahkan padatan produk keluaran reaktor dari cairan

Tipe : Rotary Drum Vacum Filter

Jumlah : 1

Material : Carbon steel SA-283 grade C

P : 1 atm Dimensi • Diameter : 3,051 m • Panjang : 12 m • L/D : 4 • Kecepatan Puratan : 6,263 rpm • Power motor : 150 hp Harga : $865.096 3.3.7 Heat Exchanger 1. HE-01

Fungsi : Memanaskan Na2CO3 hasil keluaran Mixer

(13)

29

Jenis : Double Pipe Exchanger

Inner Pipe

• Jenis fluida : Na2CO3 ( Cold Fluid )

• Pressure drop : 3,090999 psi

Annulus

• Jenis fluida : Steam ( Hot Fluid ) • Pressure drop : 0,0696 psi

Luas transfer panas : 13,2589 ft2

Kebutuhan pemanas : 146.964,32 kj/jam

Uc : 122,8071 Btu/jam ft2o_F

Ud : 84,6677 Btu/jam ft2oF

Faktor kotor total (Rd) : 0,0037

Jumlah : 1 buah

Harga : $11,828

2. HE-02

Fungsi : Memanaskan CO2 sebelum masuk ke

Reaktor.

Jenis : Double Pipe Exchanger

Inner Pipe

• Jenis fluida : CO2 ( Cold Fluid )

• Pressure drop : 0,024544 psi

(14)

30

• Jenis fluida : Steam ( Hot Fluid ) • Pressure drop : 0,0026 psi

Luas transfer panas : 6,1577 ft2

Kebutuhan pemanas : 35.382,03 kj/jam

Uc : 96,2821 Btu/jam ft2oF

Faktor kotor total (Rd) : 0,0066

Jumlah : 1 buah

Harga : $11.828

3. HE-03

Fungsi : Memanaskan udara sebelum masuk ke

Rotary Dryer.

Jenis : Shell and Tube

Shell Side

• Jenis fluida : Steam

Tube Side

• Jenis fluida : Udara Luas transfer panas : 2.121,7080 ft2

Kebutuhan pemanas : 11.900.390,20 kj/jam

Uc : 171,8381 Btu/jam ft2o_F

(15)

31

Jumlah : 1 buah

Harga : $139.158

3.3.8 Pompa

1. Pompa-01

Fungsi : Memompa cairan dari mixer ke reaktor.

Jenis : centrifugal pump

Head Pompa : 25,5906 ft

Kapasitas : 21,2341 m3_/hari

Kecepatan Linear : 1,4567 ft/s

Panjang Ekivalen Pipa : 56,9984 ft

Bahan : Commercial steel

Efisiensi Motor : 80%

Daya Motor : 0,5 HP

Jumlah : 2

Harga : $16.235

2. Pompa-02

Fungsi : Memompa cairan dari RDVF ke mixer

Jenis : centrifugal pump

(16)

32

Kapasitas : 16,5696 m3/hari

Kecepatan Linear : 1,8392 ft/s Panjang Ekivalen Pipa: 53,5284 ft

Bahan : Commercial steel

Efisiensi Motor : 80% Daya Motor : 0,5 HP Jumlah : 2 Harga : $18.554 3.3.9 Blower Kode : B - 01

Fungsi : Untuk mengalirkan Udara lingkungan ke Rotary Dryer

Jenis : Blower Centrifugal

Kapasitas : 367.920,95 ft3_/menit

Daya Motor : 15 HP

Jumlah : 1